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(共22張PPT)
物質科學（一）
第9課時
內能和核能
能量的轉化與守恒
知識導引
1.
內能
改變物體內能的方法，內能的利用
2.
比熱容
3.
化學能
燃料熱值、利用率、熱機
比較大小、應用
4.
核能
獲得途徑、利用
5.
能量的轉化與守恒定律
1．分子運動論：物質是由大量微觀粒子(包括分子、原子和離子)構成的。
都在不停地做
。
微觀粒子之間有
，微觀粒子之間存在著
(包括引力和斥力)。
2．內能的改變
(1)改變物體內能的途徑有__
__和__
__。
做功
熱傳遞
對物體做功，
內能增加
物體對外做功，
內能減小
1.
1
內能
無規則的熱運動
間隔
相互作用力
等效的
高溫→低溫
例2
[2020
杭州]如圖所示一只瓶子，內裝一些鐵屑。我們既可以通過振蕩，也可以通過加熱，使鐵屑的溫度升高，內能增大。從改變物體內能的方法來看，前者是通過_____方法，后者是通過_______方法來增大鐵屑的內能。如果你沒有看到內能改變的過程，僅憑鐵屑溫度的改變能否確定采用了什么方法改變了鐵屑的內能？_______(選填“能”或“不能”)，
這是因為____________________________________________。
做功
熱傳遞
不能
做功與熱傳遞兩種方法對改變物體內能是等效的
例1
[2019·寧波]下列都是教材中的實驗，其中為了說明“對物體做功，物體內能增加”的是(　　)
A．圖甲：手帕摩擦塑料絲后，塑料絲散開
B．圖乙：縫衣針與磁鐵摩擦后，有了磁性
C．圖丙：加熱后，水蒸氣把木塞沖出試管
D．圖丁：迅速下壓活塞后，浸過乙醚的棉花燃燒
D
1．下列用做功的方式使冰熔化的是(
)
A．太陽照射
B.相互摩擦
C．浸入熱水
D.爐火加熱
B
2．下列事例中，改變物體內能的途徑與其他三項不同的是(
)
A．柴火燒水
B.壓縮空氣發熱
C．冬天搓手取暖
D.鉆木取火
A
1.
2
溫度、熱量與內能
熱量
溫度
內能
（吸收或放出）
（升高或降低）
（增加或減少）
同
物
體
不一定
【知識拓展】
①同一物體，溫度越高內能越大。不同物體的內能多少無法比較。
②物體吸收熱量，內能一定增加，但溫度不一定升高。
如冰塊吸熱熔化過程中，內能增加，但溫度不變。
可能是做功
?例3　下列關于熱現象的說法中正確的是(
)
A．0℃的冰和0℃的水內能相等
B．物體的內能減少，它的溫度一定降低
C．內能小的物體也可能將熱量傳遞給內能大的物體
D．做功和熱傳遞都可以改變物體的內能，但功和熱
量是不同的物理量，單位也不同
C
2.比熱容
熱傳遞的量度
(1)熱傳遞是物體間的能量_____，發生轉移的能量稱為熱量，用Q表示。
(2)熱量的計算公式：
_________。
公式中的c是物質的比熱容，簡稱比熱，單位是J/(kg·℃)。水的比熱容是
__________________。公式中的Δt指物體熱傳遞前后的
_____。
轉移
Q＝cmΔt
4.2×103J/(kg·℃)
溫差
A．組裝器材時，先固定上面鐵圈的高度
B．升高相同溫度，a液體吸收的熱量更多
C．a液體的比熱容小于b液體的比熱容
D．不添加器材，利用本實驗裝置還可以比較質量相等的不同燃料燃燒時放出的熱量
例4　如圖甲所示是“探究不同物質吸熱升溫的現象”實驗裝置，兩個相同的易拉罐中分別裝有質量和初溫都相同的a、b兩種液體，用相同的裝置加熱，根據記錄的實驗數據繪制的溫度與時間的關系圖象如圖乙所示，下列說法中正確的是(
)
C
吸收熱量多少通過什么來反映？
加熱時間長短
3．水的比熱容較大，下列做法中不是利用這一特性的是(
)
A．炎熱的夏天，在室內地上灑水感到涼爽
B．用水做內燃機的冷卻液
C．在城市里修建人工湖，除了美化環境外，還能調節周圍的氣溫
D．供暖系統使用熱水循環供暖
A
3.1
熱值
(1)熱值:___________________________________稱為熱值。
熱值可用q來表示，單位是J/kg(如果是氣體燃料時，單位一般用J/m3)。
熱值計算時可用：Q＝mq(氣體燃料計算時用：Q＝Vq)
1kg某種燃料完全燃燒時放出的熱量
①燃料的“完全燃燒”指燃料中的碳元素全部變成二氧化碳，氫元素全部變為水。
②燃料的熱值不需要記憶。
燃料燃燒時將
轉化成
。
化學能
內能
4.一成年人參加一次長跑，身體消耗的能量為6.6×106J。這些能量相當于完全燃燒0.55
kg的干木柴才能得到，則干木柴的熱值為
________J/kg，干木柴用掉一半后，剩余干木柴的熱值將
_____(選填“變大”“變小”或“不變”)。
1.2×107
不變
【解析】由公式Q＝mq知，木柴的熱值q木柴＝
＝
＝1.2×107J/kg；
木柴的熱值是其自身的屬性，不隨質量等因素的改變而改變。
例5　小明家新買來一臺容積為80L
的天然氣熱水器。小明學習了熱效率的知識后，嘗試估測該熱水器的熱效率，他把“進水量”設置為40L，“出水溫度”設置為40℃后，開始加熱。當水溫達到40℃時，自動停止加熱。已知當時自來水的溫度是20℃，加熱前天然氣表的示數為129.96m3，停止加熱后變為130.06m3。[天然氣的熱值q天然氣＝4.2×107J/
m3，水的比熱容c水＝4.2×103J/(kg·℃)，1L＝10－3m3，水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3]求：
(1)水箱中水的質量。
(2)水箱中水吸收的熱量。
(3)該熱水器的熱效率。
解：(1)水的體積：V＝40L＝40×10－3m3＝4×10－2m3，根據ρ＝
得：
水的質量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×4×10－2m3＝40kg。
(2)水吸收的熱量：Q吸＝c水m(t2－t1)＝4.2×103J/(kg·℃)×40kg×(40℃－20℃)＝3.36×106J。
(3)消耗天然氣的體積：V＝V2－V1＝130.06m3－129.96m3＝0.1m3，
天然氣完全燃燒放出的熱量：Q放＝Vq天然氣＝0.1m3×4.2×107J/m3＝4.2×106J，
熱水器的熱效率：η＝
×100%＝
×100%＝80%。　
5．[2020
寧波]科學上通常用“功”和“熱量”來量度物體能量的變化。
把質量為2kg，溫度為25℃的水加熱到100℃，至少需要完全燃燒_____g的酒精。上述過程中，水的內能增加是通過_______的途徑實現的。[已知：水的比熱容為4.2×103J/(kg℃)，酒精的熱值為3.0×107J/kg]
21
熱傳遞
能量轉化方式都是將
轉化為
。
吸氣
壓縮
做功
排氣
內能
機械能
①汽油機一個工作周期，曲軸轉兩圈，做功一次。
②
識別沖程時觀察的細節：活塞的上下運動情況、
進氣門和出氣門的打開和關閉情況、
火花塞是否點燃。
內能→機械能
機械能→內能
3.2
熱機
6.
[2019·湖州]我們經常會看到一邊行駛一邊向空中噴霧的汽車，人們形象地將它稱為霧炮車(如圖)。噴向空中的水霧能使塵埃粒子快速沉降到地面，起到凈化空氣的作用。
(1)噴向空中的水霧，有許多在掉向地面之前已經在空中散失了，還能起
到降溫作用。其原理是________________。
(2)該霧炮車的發動機是柴油機。柴油機四個沖程中的_________沖程實現了
內能轉化為機械能，從而驅動霧炮車前進。
汽化(蒸發)吸熱
做功
7．如圖甲所示，在吹氣球時，吹大了氣球沒握住，它叫嘯著飛跑了！圖乙和圖丙是汽油機的工作循環的其中兩個過程(進氣門和排氣門均關閉著)，則與圖甲能量轉化方式一致的是圖___(選填“乙”或“丙”)。而圖示的另一個工作過程的能量變化為
___________________。若某四沖程汽油機在工作時飛輪轉速為
3600r/min，則每秒鐘完成_____次做功沖程。
丙
機械能轉化為內能
30
例6．(2020
紹興)熱機發明后，一直在持續的改進和發展中。
材料一：1769年，法國人居紐制造出蒸汽機推動的三輪汽車(圖甲)，傳統蒸汽機的燃料在氣缸外部燃燒(圖乙)，熱效率為5%-8%之間。
材料二：1862年，法國人德羅夏提出內燃機(內燃指
燃料在氣缸內燃燒)的四沖程循環理論：①氣缸的向
外運動造成的真空將混合氣體燃料吸入氣缸；②通
過氣缸的向內運動對進入氣缸里的燃料進行壓縮；③高壓燃燒氣體產生巨大爆發力；④將已經燃燒的廢氣從氣缸中排出。
材料三：1876年，德國人奧托制造出以四沖程為依據的煤氣內燃機，利用飛輪的慣性使四沖程自動實現循環往復，內燃機的效率達到14%。
（1）四沖程循環理論提及的“巨大爆發力”由
右圖中的
沖程實現。
（2）德羅夏提到的內燃方式是基于
的猜想。
（3）老師在重復演示“做功改變內能“實驗(圖丙)之間，需在拔出活塞后將厚玻璃筒甩幾下，其目的與內燃機的
(選填“吸氣“、“壓縮”、“做功”或“排氣”)沖程的原理相似。
C
燃料在氣缸內燃燒，熱量散失少，熱效率高
排氣
4.
核能
重核裂變
輕核聚變
8．[2020
湖州]如圖表示用中子轟擊鈾－235原子核產生氪核和鋇核的模型。下列敘述正確的是(
)
A．該模型表示的是核聚變
B．該反應產生的中子可繼續轟擊其他鈾核形成鏈式反應
C．該反應不會產生放射性物質
D．不能用該反應獲得能量的方式來發電
B
鏈式反應
熱核反應中小學教育資源及組卷應用平臺
1.9
內能和核能、能量轉化與守恒
學案
知識導引
內能
例1
[2019·寧波]下列都是教材中的實驗，其中為了說明“對物體做功，物體內能增加”的是(　　)
A．圖甲：手帕摩擦塑料絲后，塑料絲散開
B．圖乙：縫衣針與磁鐵摩擦后，有了磁性
C．圖丙：加熱后，水蒸氣把木塞沖出試管
D．圖丁：迅速下壓活塞后，浸過乙醚的棉花燃燒
例2
[2020
杭州]如圖所示一只瓶子，內裝一些鐵屑。我們既可以通過振蕩，也可以通過加熱，使鐵屑的溫度升高，內能增大。從改變物體內能的方法來看，前者是通過_____方法，后者是通過_______方法來增大鐵屑的內能。如果你沒有看到內能改變的過程，僅憑鐵屑溫度的改變能否確定采用了什么方法改變了鐵屑的內能？_______(選填“能”或“不能”)，這是因為__________________
______。
1．下列用做功的方式使冰熔化的是(
)
A．太陽照射
B.相互摩擦
C．浸入熱水
D.爐火加熱
2．下列事例中，改變物體內能的途徑與其他三項不同的是(
)
A．柴火燒水
B.壓縮空氣發熱
C．冬天搓手取暖
D.鉆木取火
例3　下列關于熱現象的說法中正確的是(
)
A．0℃的冰和0℃的水內能相等
B．物體的內能減少，它的溫度一定降低
C．內能小的物體也可能將熱量傳遞給內能大的物體
D．做功和熱傳遞都可以改變物體的內能，但功和熱量是不同的物理量，單位也不同
三、比熱容
例4　如圖甲所示是“探究不同物質吸熱升溫的現象”實驗裝置，兩個相同的易拉罐中分別裝有質量和初溫都相同的a、b兩種液體，用相同的裝置加熱，根據記錄的實驗數據繪制的溫度與時間的關系圖象如圖乙所示，下列說法中正確的是(
)
A．組裝器材時，先固定上面鐵圈的高度
B．升高相同溫度，a液體吸收的熱量更多
C．a液體的比熱容小于b液體的比熱容
D．不添加器材，利用本實驗裝置還可以比較質量相等的不同燃料燃燒時放出的熱量
3．水的比熱容較大，下列做法中不是利用這一特性的是(
)
A．炎熱的夏天，在室內地上灑水感到涼爽
B．用水做內燃機的冷卻液
C．在城市里修建人工湖，除了美化環境外，還能調節周圍的氣溫
D．供暖系統使用熱水循環供暖
四、化學能
4.一成年人參加一次長跑，身體消耗的能量為6.6×106J。這些能量相當于完全燃燒0.55
kg的干木柴才能得到，則干木柴的熱值為
________J/kg，干木柴用掉一半后，剩余干木柴的熱值將
_____(選填“變大”“變小”或“不變”)。
例5　小明家新買來一臺容積為80L
的天然氣熱水器。小明學習了熱效率的知識后，嘗試估測該熱水器的熱效率，他把“進水量”設置為40L，“出水溫度”設置為40℃后，開始加熱。當水溫達到40℃時，自動停止加熱。已知當時自來水的溫度是20℃，加熱前天然氣表的示數為129.96m3，停止加熱后變為130.06m3。[天然氣的熱值q天然氣＝4.2×107J/
m3，水的比熱容c水＝4.2×103J/(kg·℃)，1L＝10－3m3，水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3]求：
(1)水箱中水的質量。
(2)水箱中水吸收的熱量。
(3)該熱水器的熱效率。
5．[2020
寧波]科學上通常用“功”和“熱量”來量度物體能量的變化。
把質量為2kg，溫度為25℃的水加熱到100℃，至少需要完全燃燒_____g的酒精。上述過程中，水的內能增加是通過_______的途徑實現的。[已知：水的比熱容為4.2×103J/(kg℃)，酒精的熱值為3.0×107J/kg]
6.
[2019·湖州]我們經常會看到一邊行駛一邊向空中噴霧的汽車，人們形象地將它稱為霧炮車(如圖)。噴向空中的水霧能使塵埃粒子快速沉降到地面，起到凈化空氣的作用。
(1)噴向空中的水霧，有許多在掉向地面之前已經在空中散失了，還能起到降溫作用。其原理是___________________。
(2)該霧炮車的發動機是柴油機。柴油機四個沖程中的_________沖程實現了內能轉化為機械能，從而驅動霧炮車前進。
7．如圖甲所示，在吹氣球時，吹大了氣球沒握住，它叫嘯著飛跑了！圖乙和圖丙是汽油機的工作循環的其中兩個過程(進氣門和排氣門均關閉著)，則與圖甲能量轉化方式一致的是圖___(選填“乙”或“丙”)。而圖示的另一個工作過程的能量變化為___________________。若某四沖程汽油機在工作時飛輪轉速為3600r/min，則每秒鐘完成_____次做功沖程。
例6．(2020
紹興)熱機發明后，一直在持續的改進和發展中。
材料一：1769年，法國人居紐制造出蒸汽機推動的三輪汽車(圖甲)，傳統蒸汽機的燃料在氣缸外部燃燒(圖乙)，熱效率為5%-8%之間。
材料二：1862年，法國人德羅夏提出內燃機(內燃指燃料在氣缸內燃燒)的四沖程循環理論：①氣缸的向外運動造成的真空將混合氣體燃料吸入氣缸；②通過氣缸的向內運動對進入氣缸里的燃料進行壓縮；③高壓燃燒氣體產生巨大爆發力；④將已經燃燒的廢氣從氣缸中排出。
材料三：1876年，德國人奧托制造出以四沖程為依據的煤氣內燃機，利用飛輪的慣性使四沖程自動實現循環往復，內燃機的效率達到14%。
（1）四沖程循環理論提及的“巨大爆發力”由上圖中的
沖程實現。
（2）德羅夏提到的內燃方式是基于
的猜想。
（3）老師在重復演示“做功改變內能“實驗(圖丙)之間，需在拔出活塞后將厚玻璃筒甩幾下，其目的與內燃機的
(選填“吸氣“、“壓縮”、“做功”或“排氣”)沖程的原理相似。
五、核能
9.　我國核動力潛艇的相關技術已十分成熟，目前正在加緊研究用于航空母艦的大功率核動力技術。關于核動力航母的說法正確的是(
)
A．航母使用的核能屬于可再生能源
B．航母核反應堆里發生的是核聚變
C．航母核反應堆中發生的鏈式反應是可以控制的
D．航母核反應堆產生的核廢料對環境沒有污染
10．目前，科學家正在研究太空電站，即地球同步軌道上的太陽能電站。下列說法中錯誤的是(
)
A．太陽能來自太陽內部的核聚變
B．太陽能收集板將太陽能轉化為電能
C．同樣質量的核聚變釋放的能量比核裂變多
D．原子核是由質子和電子組成的
11．2018年3月2日，電影《厲害了，我的國》在全國各大影院火爆上映。特別是作為大國工程“一帶一路”國家名片的“華龍一號”核電機組(如圖)，代表創新成果的人造太陽，在影片中亮相，再次彰顯了大國實力。下列關于“華龍一號”核電中核能說法正確的是(　　)
A．核能直接轉化為電能
B．該原理與太陽釋放能量的原理相同
C．利用核裂變原理
D．核能是原子內部的化學反應釋放出來的能量
六、能量的轉化與守恒
例7．能量的轉化是自然界普遍的現象。下列關于能量轉化的分析不正確的是(
)
汽車在剎車過程中，因摩擦將_______能轉化為地面、輪胎和空氣的_______，轉化后，這些能將無法再自動轉化為使汽車行駛所需要的能量，這種現象說明能量的轉化具有_______性，但在能量的轉化或轉移過程中，能的總量保持_______。還有許多科學過程都是有方向性的，例如：水總是由高處向低處流動，根據你所學的科學知識，再舉一個相似的例子。
_______________________________________________________________________。
參考答案：
例1
D
例2
做功
熱傳遞
不能
做功與熱傳遞兩種方法對改變物體內能是等效的
1.B
2.A
例3
C
三、例4
C
3.A
四、4.
1.2×107
例5
21
熱傳遞
6.汽化(蒸發)吸熱
做功
7.
丙
機械能轉化為內能
30
例6
(1)C
(2)燃料在氣缸內燃燒，熱量散失少，熱效率高
(3)排氣
五、9.C
10.D
11.C
六、例7
B
12.
機械
內能
方向
不變
熱量總是由高溫物體向低溫物體傳遞(合理均可)
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精品試卷·第
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